Usinage du cuivre

Les métaux cuivreux sont très appréciés pour leur aspect. Il est principalement utilisé dans l'art quotidien et sur les ustensiles. Le cuivre présente des caractéristiques matérielles et électriques supérieures à celles des autres métaux. aluminium ou aluminium. Il est donc essentiel de produire des pièces complexes. Ces pièces sont utilisées dans des applications telles que les électrodes EDM.

Cependant, le cuivre est généralement difficile à usiner. Cette dureté pose plusieurs problèmes. Les additifs comprennent l'aluminium, le zinc, le silicium et l'étain. Ces combinaisons aboutissent à la formation d'alliages tels que le laiton et le bronze. Des alliages nickel-argent sont également produits pour répondre à des exigences spécifiques.

Chacun de ces alliages est donc conçu pour des applications d'usinage précises. Ils jouent donc un rôle important dans de nombreux domaines. L'usinage des pièces en alliage de cuivre devient plus accessible, ce qui permet une production plus efficace. Cela permet à son tour d'améliorer l'efficacité de la production. Le cuivre reste précieux dans tous les domaines en raison de sa polyvalence. Il est encore plus utile lorsqu'il est combiné à d'autres métaux. Néanmoins, le cuivre est irremplaçable et l'industrie continuera d'y être confrontée à l'avenir.

Cet article se concentre sur les méthodes d'usinage du cuivre, les facteurs essentiels à prendre en compte, les différentes utilisations du cuivre et les services d'usinage nécessaires. Laissez-nous vous aider à décoder les informations dont vous avez besoin pour tirer le meilleur parti de ce métal instrumental.

Cuivre Usinage CNC :

Lorsqu'il s'agit de Usinage CNC du cuivreIl y a deux facteurs critiques à garder à l'esprit pour obtenir des résultats optimaux :

1. Sélection optimale du matériau de l'outil :

Le traitement du cuivre brut est problématique car le matériau est très mou, ce qui entraîne une usure rapide des outils et rend difficile l'élimination des copeaux. L'un des problèmes souvent rencontrés est la création d'une arête rapportée, c'est-à-dire une situation dans laquelle les particules de cuivre s'accrochent à l'outil et produisent des surfaces irrégulières. Pour éliminer ces problèmes, il est nécessaire d'utiliser des outils de coupe fabriqués à partir de matériaux tels que l'acier rapide (HSS). Les outils en acier rapide sont particulièrement bien adaptés à la coupe du cuivre, car il s'agit d'un métal mou et les outils en acier rapide ne s'émoussent pas rapidement lors de l'utilisation de machines à commande numérique.

2. Réglage de la vitesse d'alimentation idéale :

La vitesse d'avance détermine la vitesse à laquelle l'outil de coupe CNC se déplace sur la pièce de cuivre. Pour l'usinage du cuivre, il est conseillé de maintenir une vitesse d'avance modérée à faible. Les vitesses d'avance élevées peuvent produire beaucoup de chaleur, ce qui n'est pas souhaitable pour les applications d'usinage de précision.

L'un des aspects essentiels du contrôle de la vitesse d'avance est qu'elle est vitale pour la précision et la finition de la surface pendant l'usinage. Si des vitesses d'avance plus élevées sont nécessaires dans votre projet, il devient alors obligatoire d'utiliser des fluides de coupe ou des liquides de refroidissement, car la chaleur doit être évacuée pour améliorer la précision du processus d'usinage.

3. Choisir la bonne qualité de matériau

Le choix de la bonne qualité de cuivre est l'une des décisions les plus importantes à prendre lors de la conception d'un projet. Le cuivre électrolytique à pas rigide (ETPC), également connu sous le nom de cuivre pur (C101), a une pureté de 99%. La fiabilité du 99% peut être un problème et coûter cher, en particulier pour les composants mécaniques.

Si l'on compare les deux matériaux, le C110 est plus conducteur que le C101, plus accessible aux machines que le C101 et parfois moins cher. Le choix de la bonne qualité de matériau est crucial pour répondre aux besoins de conception de manière appropriée.

La fabricabilité doit être considérée indépendamment du type de matériau incorporé dans le développement d'un produit. Il faut suivre les principes de la DFM à la lettre pour obtenir les meilleurs résultats. Certaines recommandations incluent un contrôle étroit de la tolérance de performance et des vérifications dimensionnelles. Ne pas fabriquer des parois minces avec de petits rayons pour améliorer l'usinage. L'épaisseur des parois doit être maintenue à un minimum de 0,5 mm pour assurer la résistance structurelle.

Pour le fraisage CNC, la limite de taille est de 1200 mm x 500 mm x 152 mm, tandis que pour le tournage CNC, elle est de 152 mm x 394 mm. Concevoir des contre-dépouilles avec des profils carrés, des rayons complets ou des queues d'aronde pour réduire les opérations d'usinage. Ces lignes directrices sont spécifiques aux composants en cuivre et sont essentielles pour améliorer la productivité et la qualité des composants.

Les alliages de cuivre pour l'usinage

Les matériaux en cuivre comprennent divers métaux commerciaux utilisés dans différentes industries en fonction des propriétés requises pour une application spécifique.

1. Cuivre pur :

Le cuivre est connu pour être sous sa forme la plus pure, il est doux et peut être facilement moulé. Il peut contenir un faible pourcentage d'ajouts d'alliages pour améliorer ses caractéristiques, telles qu'une meilleure résistance. Le cuivre de haute pureté est utilisé dans les applications électriques, y compris le câblage, les moteurs, d'autres équipements et les applications industrielles telles que les échangeurs de chaleur.

Les qualités commerciales de cuivre pur sont classées par les numéros UNS C10100 à C13000. Pour les applications nécessitant une résistance et une dureté plus élevées, telles que l'usinage du cuivre au béryllium, l'alliage du cuivre pur avec du béryllium est une pratique courante.

2. Cuivre électrolytique :

Le cuivre dur électrolytique est obtenu à partir de cuivre cathodique, raffiné par électrolyse, et contient des impuretés déficientes. La qualité la plus utilisée est le C11000, qui offre une conductivité électrique allant jusqu'à 100% IACS et une grande flexibilité, ce qui le rend adapté aux applications électriques telles que les bobinages, les câbles et les barres omnibus.

3. Cuivre sans oxygène :

En raison de leur faible teneur en oxygène, les qualités de cuivre sans oxygène telles que C10100 (Oxygen-free electronic) et C10200 (Oxygen-free) se caractérisent par une faible teneur en oxygène et une conductivité électrique élevée. Ces cuivres sont fabriqués dans des conditions non oxydantes et sont utilisés dans l'électronique sous vide poussé, comme les tubes transmetteurs et les joints verre-métal.

4. Cuivre d'usinage libre:

Ces alliages à base de cuivre contiennent des ajouts de nickel, d'étain, de phosphore et de zinc, qui visent à améliorer l'usinabilité. Parmi les alliages les plus connus, citons le bronze, le cuivre-étain-phosphore, le laiton et le cuivre-zinc, qui se caractérisent par une dureté, une résistance aux chocs, une aptitude à l'usinage et une résistance à la corrosion élevées. Il est utilisé dans diverses opérations d'usinage, telles que l'usinage de pièces de monnaie, de pièces électriques usinées, d'engrenages, de roulements et de pièces hydrauliques automobiles.

Techniques d'usinage du cuivre

Voici quelques-unes des méthodes les plus efficaces pour usiner le cuivre :

L'usinage du cuivre en tant que matériau est un processus associé à certaines difficultés en raison de la flexibilité, de la souplesse et de la durabilité de ce matériau. Néanmoins, le cuivre peut être allié à d'autres éléments tels que le zinc, l'étain, l'aluminium, le silicium et le nickel, ce qui améliore les possibilités d'usinage du cuivre. Ces alliages sont généralement plus faciles à couper que des matériaux de dureté similaire et nécessitent généralement une force de coupe moindre. Voici quelques techniques d'usinage du cuivre couramment utilisées, qui garantissent une production précise dans le cadre de services professionnels d'usinage du cuivre :

Fraisage CNC pour les alliages de cuivre

Le fraisage est l'une des techniques les plus efficaces pour découper les alliages de cuivre à l'aide de la commande numérique par ordinateur. Cette opération est réalisée automatiquement à l'aide d'un outil de coupe rotatif contrôlé par ordinateur pour façonner la pièce à la taille requise. Le fraisage CNC permet de produire des pièces en cuivre avec des rainures, des contours, des trous, des poches et des surfaces planes.

Les considérations essentielles pour le fraisage CNC du cuivre ou de ses alliages sont les suivantes :

• Choix du matériau de coupe approprié comme le carbure N10 & N20 ou les qualités HSS.
• Le ralentissement des vitesses de coupe d'environ 10% améliore la durée de vie de l'outil.
• Réduction supplémentaire des vitesses de coupe (de 15% pour les outils en carbure et de 20% pour les outils en acier rapide) lors de l'utilisation d'alliages de cuivre coulés avec une peau coulée.

Tournage CNC pour le cuivre

Le tournage CNC convient à l'usinage du cuivre, car la pièce tourne tandis que l'outil reste immobile et effectue les coupes nécessaires. Cette technique est largement utilisée dans la fabrication de produits mécaniques et électroniques. Voici quelques-unes des principales recommandations pour le tournage du cuivre et de ses alliages à l'aide du processus de tournage CNC :

• L'angle de l'arête de l'outil de coupe doit être compris entre 70 et 95 degrés.
• Pour couper les types de cuivre plus tendres, l'angle de l'arête de l'outil de coupe doit être légèrement inférieur à 90 degrés afin d'éviter les bavures.
• Réduire l'angle de l'outil de coupe et maintenir des profondeurs de coupe constantes afin de prolonger la durée de vie de l'outil, d'accélérer la vitesse de coupe et de réduire la pression exercée sur l'outil.
• La position de la première arête de coupe doit être contrôlée pour gérer les forces et la chaleur produites au moment de la coupe.

Les méthodes ci-dessus démontrent l'efficacité de l'usinage CNC du cuivre et de ses alliages dans la production de pièces pour divers secteurs.

Considérations relatives au traitement de surface du cuivre

La finition de surface est essentielle dans l'usinage CNC du cuivre pour répondre aux normes de qualité requises pour les pièces dans leurs applications respectives. Sur la base des objectifs de recherche susmentionnés, les objectifs spécifiques suivants ont été développés dans le cadre du présent travail en vue d'atteindre l'objectif principal d'amélioration des paramètres d'usinage CNC du cuivre :

La première stratégie de contrôle de l'état de surface consiste à modifier les paramètres d'usinage. L'approche spécifique du contrôle de la rugosité de la surface est fondamentale. Accordez une attention particulière au rayon du nez ou de l'angle de l'outil : Vous devez également vous concentrer sur le rayon du nez ou de l'angle de l'outil. De plus, le rayon du nez ou de l'angle de l'outil est un élément essentiel ;

• Réduisez le rayon du nez pour les alliages de cuivre plus tendres et ne polissez pas une surface rugueuse.
• Les plaquettes racleuses sont plus adaptées pour obtenir la surface de coupe nette souhaitée tout en maintenant la vitesse d'avance.

Options de post-traitement pour la finition CNC du laiton

Outre l'optimisation des techniques d'usinage, les méthodes de post-traitement doivent être prises en compte pour obtenir les états de surface souhaités. Outre l'amélioration des stratégies d'usinage, il est également nécessaire de prendre en compte les besoins de post-traitement pour obtenir l'état de surface souhaité.

• Polissage à la main : Cette opération prend beaucoup de temps, mais elle est efficace pour donner à la surface une texture lisse et brillante.
• Explosion médiatique : Il donne une finition mate et permet de masquer les légères irrégularités de la surface.
• Électropolissage : Convient au cuivre car il améliore la conductivité, d'où la brillance et l'aspect, en lui donnant un aspect poli.

Ces techniques permettent aux produits usinés en cuivre non seulement d'être utiles, mais aussi d'avoir un aspect correct et de remplir la fonction requise. Aller à Usinage du bronze pour en savoir plus.

Diverses applications de l'usinage CNC du cuivre

L'usinage du cuivre est utilisé dans différents domaines, et il présente des avantages au niveau des caractéristiques du matériau et des possibilités. Voici quelques secteurs clés dans lesquels les pièces usinées en cuivre font partie intégrante : Dans les applications mécaniques, le cuivre a une conductivité thermique très élevée et une grande résistance à la corrosion. Il est largement utilisé dans : Voici comment il est utilisé :

• Les systèmes HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) pour les échangeurs de chaleur sont utilisés pour confirmer l'échange optimal de chaleur.
• Les radiateurs sont utilisés dans l'industrie automobile en raison de leur résistance et de l'efficacité du transfert de chaleur, qui permet d'améliorer les performances du moteur de la voiture.
• L'électricité est utilisée dans la production de roulements où, grâce à la nature antiadhésive du cuivre, les machines durent plus longtemps et ont moins de friction.
• Une grande précision dans la finition des buses de soudage au gaz, ce qui est essentiel dans le processus de soudage.
• L'industrie de la plomberie recherche des produits qui ne sont pas affectés par la corrosion et qui peuvent donc fournir la garantie des accessoires de plomberie.
• Dans les secteurs de l'électricité et de l'électronique, la conductivité électrique supérieure du cuivre est très appréciée.
• L'équipement électrique pour les barres omnibus est fabriqué pour être utilisé dans la distribution du courant dans les systèmes de distribution.
• Moteurs et bobinages pour le secteur de l'électronique, où la conductivité du cuivre est privilégiée, et terminaux.
• Parmi les utilisations courantes du câblage dans les maisons, les bureaux et les usines, le câblage en cuivre est utilisé pour son efficacité et sa sécurité.

Outre ces utilisations, en raison de ses caractéristiques non magnétiques et de sa flexibilité, le cuivre a été utilisé de diverses manières dans différents secteurs :

• L'usinage du cuivre est appliqué dans les industries manufacturières, principalement pour créer des pièces précises utilisées dans les secteurs des machines et des équipements.
• Le cuivre est utilisé dans l'industrie aérospatiale pour les produits les plus susceptibles d'être utilisés et de fonctionner de manière optimale, tels que les composants électroniques et les pièces d'avion.
• Le cuivre usiné est également utilisé dans l'industrie automobile dans les systèmes électriques et les pièces des moteurs afin d'en augmenter les performances et l'énergie.
• Les technologies des énergies renouvelables comprennent les panneaux solaires, les éoliennes et d'autres machines qui utilisent le cuivre en raison de sa conductivité, ce qui améliore la production et la transmission d'énergie.

Ces exemples prouvent la polyvalence et la nécessité de l'usinage du cuivre dans divers domaines, car il remplit la fonction voulue pour atteindre les spécifications techniques et fonctionnelles requises afin de fournir la fiabilité, la productivité et les performances nécessaires dans plusieurs utilisations.

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Les pièces en cuivre usinées par CNC sont couramment utilisées dans de nombreuses industries de la société contemporaine. Toutefois, les services d'usinage du cuivre de haute qualité doivent répondre aux spécifications exactes de la conception et aux exigences du produit.

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